[发明专利]影响分离的方法

说明书

本文提供了通过添加纳米气溶液影响从乳液中分离油的方法。例如，纳米气溶液可用于影响水包油乳液中油滴的粘度和/或密度，破坏水包油乳液；并形成漂浮在水相上的油相。在另一个实施例中，纳米气溶液可以与浮选槽结合使用以将油与例如产出水分离。在其他实施例中，纳米气溶液中气体的选择可用于影响反应和/或分离。

相关申请的交叉引用

本公开要求于2016年5月17日提交的美国专利申请第62/337,431号的优先权，其公开内容全文并入本文。

技术领域

本公开内容涉及影响油的粘度以从乳液中分离这些油的方法。

背景技术

地下地质作业，例如矿物开采，油井钻探，天然气勘探和诱导水力压裂，产生被显着浓度的杂质污染的废水。这些杂质在类型和数量上变化很大，这取决于地质操作的类型、地下环境的性质以及天然水源中存在的可溶性矿物的类型和量。受污染的水最终排入地表水或地下含水层。在某些情况下，钻井和采矿作业产生的废水导致区域供水无法使用。特别是诱导水力压裂是一种高度耗水的过程，采用的水泵压力超过3,000psi，流速超过85加仑/分钟，在地下岩层中产生裂缝。这些产生的裂缝与天然裂缝相交，从而形成通向井筒的流动通道网络。这些流动通道允许释放石油和天然气产品用于提取。一旦产生裂缝，流动通道还允许注入的水加上额外的天然水与燃料产物一起流到表面。

来自地下地质作业的回流水和产出水含有各种污染物。通常，产出水是“硬的”或微咸的，并且还包括溶解或分散的有机材料和无机材料。产出水可以包括在采矿操作中使用的化学品，例如与水一起注入以促进水力压裂中的裂缝形成的烃。来自水力压裂的产出水中存在的一种常见类型的污染物是游离油和乳化油以及类似凝胶的碳氢化合物的混合物。在大多数情况下，这种油性混合物还含有淤泥、沙子和/或粘土颗粒，这些颗粒在流到地面时由产出水聚集。这些油性混合物在产出水中具有中性浮力，即，它们既不下沉也不漂浮，或者它们需要长时间下沉或漂浮。虽然在某些情况下这些油性混合物可见为附聚的，黑色的和焦油状的残余物，但在其他情况下，油性混合物或其某些部分是细分散的液体或液体/固体液滴或整个水相中存在的颗粒。

依赖于密度差异的常规油分离方法不能有效地将该油性混合物与产出水分离。传统的过滤方法采用被油性混合物快速堵塞的筛网或过滤介质。重力分离不仅缓慢，而且还需要使用大罐和低流速，以提供实现有效分离所需的长停留时间。即使停留时间非常长，分散良好的油性混合物液滴有时也与水相不可分离。诸如从混合物中蒸发水的方法不仅耗时，而且高能量密集，并且对于在短时间内产生大量产出水的采矿操作而言是不切实际的。因此，用于去除这种材料的当前方法具有许多缺点。

只有在除去该油性混合物后才能进一步修复产出水。因此，需要一种从水中有效去除中性浮力材料的方法。例如，在采矿业中，需要一种以高效的方式有效地从产出水中除去油性混合物以产生基本上不含乳化石油、沙子、淤泥、粘土和凝胶状碳氢化合物的产出水的方法。需要从水中除去除这种油性混合物之外的中性浮力材料。需要这些过程在没有过度能量消耗的情况下运行。需要这些过程以与水密集型应用(例如水力压裂)相称的速率运行。

发明概述

一个实施方案是一种方法，包括：混合纳米气溶液和水包油乳液；破坏水包油乳液；并形成漂浮在水相上的油相；其中纳米气溶液是纳米气泡和水的均匀混合物。

另一个实施方案是一种方法，包括提供具有入口端和出口端的浮选槽；浮选槽包括水包油乳液入口和靠近入口端的第一纳米气体入口，并且在出口端附近具有下溢挡板；通过水包油乳液入口向浮选槽提供水包油乳液；通过第一纳米气体入口向浮选槽提供纳米气溶液，从而将纳米气溶液与水包油乳液混合；破坏水包油乳液并形成漂浮在水相上的油相；通过在下溢挡板下方携带水相来将水相与油相分离。

另一个实施方案是一种方法，包括将纳米气溶液与油砂尾矿混合；将油砂尾矿分解成油相、水相和固相；并分离各相。